La Caja de Cambios: Funciones y Estructura

La caja de cambios es un elemento de transmisión que se encuentra entre el motor y las ruedas. Sus misiones son modificar el número de revoluciones del par motor para realizar un aumento o disminución del par según las necesidades de la conducción o las prestaciones solicitadas por el conductor, así como invertir el sentido de giro para hacer circular el vehículo marcha atrás. La reducción total del giro del motor en cada marcha se realiza en dos fases: la primera reducción en la caja de cambios según la marcha conectada y la segunda reducción es fija para todas las marchas y se realiza en el grupo reductor del diferencial.

Engranajes en la Caja de Cambios

Para mejorar la distribución de fuerzas intercambiadas entre los dientes de los engranajes y aumentar el número de dientes en contacto al mismo tiempo, las cajas de cambios utilizan en todas las marchas (excepto la marcha atrás) engranajes cilíndricos helicoidales. Este diseño implica que, a igualdad de cargas, comparándolo con engranajes de dientes rectos, pueden utilizarse engranajes más pequeños, con menos peso y más silenciosos. La fuerza transmitida es inversamente proporcional a la velocidad de giro; a esta condición se le denomina relación de transmisión y se representa por las siglas RT o I. Si la rueda motriz es más pequeña que la rueda impulsada, la rueda impulsada transmite un par de giro mayor pero con menor número de revoluciones. Por el contrario, si la rueda motriz es más grande que la rueda impulsada, la rueda impulsada tiene menos par de giro pero más revoluciones.

Módulos de Engranajes

• Módulos pequeños: 1; 1,25; 1,5
• Módulos normales: 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8
• Módulos grandes: 10; 11; 16; 20; 25; 32; 40; 50

Trenes de Engranajes en la Caja de Cambios Manual

La caja de cambios manual está compuesta por dos o tres ejes. Cada tren de engranajes lo componen un determinado número de engranajes o piñones que están engranados con piñones de otro eje. A cada par de piñones engranados, el fabricante le ha dotado de una determinada relación de transmisión que se corresponde con las diferentes marchas que tiene la caja de cambios. El número de ejes se determina en función de los que son necesarios para transmitir el movimiento del motor desde la entrada al cambio hasta su salida.

Ejes de la Caja de Cambios

Eje número 1: Se denomina árbol primario, recibe el movimiento del motor a través del embrague y lo transmite al cambio por medio de un piñón.

Eje número 2: Se denomina árbol intermedio o tren fijo, recibe el movimiento del piñón del eje primario. Está compuesto por unos piñones que son solidarios al eje, es decir, que todos los piñones que lo componen giran al mismo tiempo.

Eje número 3: Se denomina árbol secundario y está compuesto por piñones que engranan permanentemente con los piñones del árbol intermedio. Se denominan piñones locos, ya que no transmiten el movimiento que reciben al eje secundario, sino que giran sobre él hasta que se activa su sincronizador. Los carretes que giran a la vez que el eje secundario se pueden desplazar de forma axial; se denomina corona desplazable y su misión es acoplar el piñón loco al eje secundario de tal forma que se hacen solidarias ambas piezas y giran a la misma velocidad. La corona la desplaza el conductor al meter una marcha mediante la palanca de cambio e incorpora otro mecanismo de sincronización de revoluciones que se explica posteriormente.

Otros Elementos de la Caja de Cambios

• Árbol primario
• Árbol intermedio
• Árbol secundario
• Sistema de mando y enclavamiento
• Eje de marcha atrás
• Retenes, rodamientos y carcasas
• Grupo multiplicador y divisor

Funcionamiento de los Ejes

El árbol primario recibe movimiento del disco de embrague y se lo transmite al intermediario. En ocasiones, ambos árboles forman una única pieza; en otras, suelen estar unidos por un pasador.

El árbol intermedio está compuesto por piñones solidarios, es decir, que forman una única pieza. Dispone de tantos piñones como marchas tenga el cambio; cada piñón engrana con un piñón loco del secundario.

El árbol secundario es un eje que recibe el movimiento del árbol intermedio o del árbol primario y lo transmite al diferencial si se encuentra dentro de la caja de cambios. Sobre este eje secundario se montan coronas desplazables, sincronizadores, piñones locos y el cubo dentado.

Cubo Dentado

El cubo dentado es un manguito metálico que se encuentra anclado al eje secundario por unas estrías que tiene en el diámetro interior. Gira a la vez que el eje secundario. El eje suele tener varios cubos dentados, normalmente uno por cada dos marchas, aunque esto no ocurre siempre, ya que depende del diseño del cambio. En el exterior también tiene unas estrías por donde se desplaza la corona desplazable.